JP7600371B2 - Piezoelectric elements and piezoelectric sensors - Google Patents
Piezoelectric elements and piezoelectric sensors Download PDFInfo
- Publication number
- JP7600371B2 JP7600371B2 JP2023511496A JP2023511496A JP7600371B2 JP 7600371 B2 JP7600371 B2 JP 7600371B2 JP 2023511496 A JP2023511496 A JP 2023511496A JP 2023511496 A JP2023511496 A JP 2023511496A JP 7600371 B2 JP7600371 B2 JP 7600371B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- region
- piezoelectric
- external electrode
- laminate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/067—Forming single-layered electrodes of multilayered piezoelectric or electrostrictive parts
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
開示の実施形態は、圧電素子および圧電センサに関する。 Disclosed embodiments relate to piezoelectric elements and piezoelectric sensors.
従来、圧電体および内部電極を積層させた積層体と、内部電極に接続された外部電極とを有する圧電素子が知られている。Conventionally, a piezoelectric element has been known that has a laminate in which a piezoelectric body and an internal electrode are stacked, and an external electrode connected to the internal electrode.
実施形態の一態様に係る圧電素子は、積層体と、外部電極とを備える。積層体は、圧電体と内部電極とが複数積層されている。外部電極は、積層体の側面に位置し、前記内部電極に接続されている。前記積層体は、極性が異なる前記内部電極で挟まれた活性領域と、極性が同一の前記内部電極で挟まれた不活性領域とを有する。前記内部電極は、主成分としてAgおよびPdを含有する。前記活性領域に位置する前記内部電極の活性部は、第1部分である。前記不活性領域に位置する前記内部電極の不活性部は、前記第1部分よりもPdの含有率が高い第2部分を有する。前記第1部分は、前記第2部分よりもAgの含有率が高い。 The piezoelectric element according to one aspect of the embodiment includes a laminate and an external electrode. The laminate is formed by stacking a plurality of piezoelectric bodies and internal electrodes. The external electrode is located on a side of the laminate and is connected to the internal electrode. The laminate has an active region sandwiched between the internal electrodes having different polarities and an inactive region sandwiched between the internal electrodes having the same polarity. The internal electrode contains Ag and Pd as main components. The active portion of the internal electrode located in the active region is a first portion. The inactive portion of the internal electrode located in the inactive region has a second portion having a higher Pd content than the first portion. The first portion has a higher Ag content than the second portion.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する圧電素子および圧電センサの実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。 Below, embodiments of the piezoelectric element and piezoelectric sensor disclosed in the present application will be described with reference to the attached drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. It should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationships between the elements, the ratios between the elements, etc. may differ from reality.
<圧電素子>
図1は、実施形態に係る圧電素子の一例を示す斜視図である。図2は、図1に示す圧電素子のA-A矢視断面図である。図3は、図1に示す圧電素子のB-B矢視断面図である。なお、図2は、図1に示す圧電素子1を、ZX平面に沿って断面視したものに相当する。また、図3は、図1に示す圧電素子1を、内部電極30を含むようにXY平面に沿って断面視したものに相当する。
<Piezoelectric element>
Fig. 1 is a perspective view showing an example of a piezoelectric element according to an embodiment. Fig. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of the piezoelectric element shown in Fig. 1. Fig. 3 is a cross-sectional view taken along the line B-B of the piezoelectric element shown in Fig. 1. Fig. 2 corresponds to a cross-sectional view of the
実施形態に係る圧電素子1は、積層体10と、外部電極40とを備える。圧電素子1は、例えば、積層体10が受ける外力を検知して電圧に変換する圧電センサである。The
積層体10は、圧電体20と内部電極30とが複数積層されている。圧電体20は、例えば、強誘電性を有しているセラミックス材料で構成されている。The
内部電極30は、主成分としてAgおよびPdを含有する。ここで、「主成分」とは、内部電極30を構成する各種成分のうち、AgおよびPdが他の成分と比較して多く含有されていることをいう。内部電極30を構成する全成分100質量%のうち、Agが0.5~99.5質量%、Pdが0.5~99.5質量%、かつAgとPdの合計が70質量%以上である。また、ここでいう「他の成分」としては、例えば、ガラスである。例えば、AgとPdの合計が70質量%のとき、残り30質量%がガラスである。一方、ガラスがほとんど無く、Agが99.5質量%、Pdが0.5質量%の場合、あるいはAgが0.5質量%、Pdが99.5質量%の場合もある。The
また、内部電極30は、電極31~電極34を含む。電極31~電極34は、圧電体20を挟んで順に積層されている。電極31,33は、一端が外部電極40である電極41に電気的に接続されており、XY平面に沿ってX軸正方向側に延びている。電極32,34は、一端が外部電極40である電極42に電気的に接続されており、XY平面に沿ってX軸負方向側に延びている。
The
外部電極40は、主成分としてAuを含有する。外部電極40は、例えば、50質量%を超える、特に90質量%以上のAuまたはAu合金を含有する、いわゆる金電極であってもよい。また、外部電極40は、Pb(鉛)を含有してもよい。外部電極40は、例えば、圧電体20との界面に位置する外部電極40がPbを含有すると、密着性が高くなる。圧電体20がPbを含有するものであるとき、さらに密着性に優れる。外部電極40は、積層体10の側面に位置し、内部電極30に接続される。外部電極40は、積層体10を挟んで互いに向かい合う電極41,42を有する。電極41は、積層体10のX軸負方向側の側面に位置している。電極42は、積層体10のX軸正方向側の側面に位置している。外部電極40は、積層体10の側面に沿って、内部電極30の積層方向であるZ軸方向と比較して内部電極30が積層体10の外部に露出して延びるY軸方向に長い略矩形状を有している。The
積層体10は、活性領域11と、不活性領域12とを有する。活性領域11は、極性が異なる内部電極30で挟まれた領域である。具体的には、活性領域11は、互いに隣り合う内部電極30同士が互いに向かい合う部位である。The
不活性領域12は、極性が同一の内部電極30で挟まれた領域である。具体的には、不活性領域12は、同じ外部電極40(41)に接続されている電極31,33間のうち、電極32が位置しない部位、および、同じ外部電極40(42)に接続されている電極32,34間のうち、電極33が位置しない部位である。The
また、活性領域11に位置する内部電極30における活性部は、第1部分36である。また、不活性領域12に位置する内部電極30における不活性部は、第1部分36よりもPdの含有率が高い第2部分37を有する。第1部分36は、第2部分37よりもAgの含有率が高い。AgおよびPdの含有率は、SEM(走査型電子顕微鏡)観察にて測定箇所を確認したうえで、EPMA(電子プローブマイクロアナライザ)にて測定する。第1部分36の含有率としては、例えば、Agが70~95質量%、Pdが5~30質量%であり、第2部分の含有率としては、例えば、Agが0.5~15質量%、Pdが85~99.5質量%である。
The active portion of the
Agは、例えば内部電極30を構成するPd等と比較して変形しやすい。第1部分36が第2部分37よりもAgの含有率が高いことにより、活性領域11が変形する際に生じる応力を低減できる。これにより、圧電素子1は耐久性に優れる。Ag is more easily deformed than, for example, Pd, which constitutes the
Pdは、例えば内部電極30を構成するAg等と比較して変形しにくい。第2部分37が第1部分36よりもPdの含有率が高いことにより、不活性領域12が変形しにくくなる。これにより、圧電素子1は耐久性に優れる。Pd is less likely to deform than, for example, Ag that constitutes the
さらには、Pdの含有率が高い第2部分37を3次元網目構造として、内部電極30自体に応力緩和機能を持たせたり、3次元網目の空間部に圧電体20との結合力の強いガラス層などを含有させたりしてもよい。これにより、長期間使用しても第2部分37と圧電体20との間にマイクロクラックが生じることが少なくなるため、圧電素子1はさらに耐久性に優れる。なお、第2部分37は、不活性領域12の全体に位置しなくてもよい。また、圧電素子1を圧電センサとして用いる場合、圧電素子1に加わる応力によって不活性領域12のうち活性領域11に接する部分では圧電体20も変形する。このとき、第1部分36が、Pd等と比較して変形しやすいAgが多いことにより、変形へ追従できるため、圧電素子1は高い耐久性を有する。
Furthermore, the
図2に示すような構造とするには、例えば、次のような方法がある。 To achieve the structure shown in Figure 2, for example, the following methods can be used.
圧電素子1は、圧電体20と内部電極30とが交互に複数積層された積層体10を備えている。積層体10は、例えば、四角柱形状であるとき、縦2mm~10mm、横2mm~10mm、積層方向の高さ1mm~20mm程度である。なお、積層体10は、四角柱形状以外に、例えば六角柱形状や八角柱形状あるいは円柱形状などであってもよい。The
積層体10を構成する複数の圧電体20は圧電セラミックスからなる。この圧電セラミックスは、平均粒径が例えば1.6~2.8μm程度である。圧電セラミックスの材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PbZrO3-PbTiO3)等からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)などが挙げられる。
The
また、内部電極30は、例えばAg、Ag-Pd、Ag-Pt、Cuなどの金属を主成分とするものであり、積層方向に交互に配置されている。積層体10の一つの側面に第1の極が導出され、他の側面に第2の極が導出されている。The
内部電極30を形成するには、第1部分36と、第2部分37とで、それぞれAgとPdの比率の異なるペーストを圧電体に印刷して積層体を形成した後に焼成すればよい。第1部分36と第2部分37との境界は、印刷パターンで制御することができる。また、第1部分36と第2部分37とを含む内部電極30の位置にAgを多く含むペーストを印刷して積層体を形成した後に一度焼成を行う。次に、外部電極40の位置にPdペーストを印刷して焼成することで拡散現象を利用して内部電極30の端部にPdを多く含む第2部分37を形成してもよい。なお、この方法の場合、外部電極はPdからなるものであるため、これを削り落として、例えば、Auを主成分とする外部電極40を形成してもよい。To form the
上記方法以外にも各種方法があるが、いずれの方法を用いてもよい。 There are various methods other than those mentioned above, and any of them may be used.
また、図2、図3に示すように、活性部と不活性部との境界に第1部分36が位置してもよい。このような構成によれば、活性部と不活性部との境界でAgの含有率が高いため、特に活性領域11と不活性領域12との境界部分が受ける応力を低減できる。これにより、圧電素子1は耐久性に優れる。2 and 3, the
また、外部電極40は、側面視において第2部分37内に位置していてもよい。図3および図6がこの例にあたり、この構成によれば、外部電極40は、第1部分36との間に界面が生じない。そのため、外部電極40、第1部分36、第2部分37による三重界面が生じない。例えば、外部電極40においてAuの含有率が高く、第1部分36においてAgの含有率が高く、第2部分37においてPdの含有率が高い場合、これらの三重界面には、含有成分および含有量の違いにより応力が掛かる場合がある。しかしながら、上記構成によれば、三重界面が生じず、掛かる応力が少ないため、圧電素子1は耐久性に優れる。
The
図4、図5は、実施形態の変形例に係る圧電素子の一例を示す断面図である。図4は、図1に示す圧電素子1のA-A矢視断面図である。図5は、図1に示す圧電素子1のB-B矢視断面図である。
Figures 4 and 5 are cross-sectional views showing an example of a piezoelectric element relating to a modified embodiment. Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of the
変形例に係る圧電素子1は、第2部分37と外部電極40との間に位置する接続部35を有している。接続部35は、熱伝導性が第2部分37と外部電極40の中間にあたるものである。例えば、第2部分37がAgとPdとを含み、第1部分36よりもPdの含有率が高いものであり、外部電極40の主成分がAuであるとき、接続部35が、AuおよびPdの合金を含有するものである。かかる接続部35を有することにより、第2部分37から接続部35、接続部35から外部電極40へと熱が伝わりやすいため、圧電素子1で生じた熱が外部へ逃げやすくなる。The
また、接続部35は、Au、PdおよびAgの合金であってもよい。Au、PdおよびAgの含有率は、SEM観察にて測定箇所を確認したうえで、EPMAにて測定すればよい。例えば、Auが30~70質量%、Pdが0.5~20質量%、Agが29.5~69.5質量%である。高強度で熱伝導性が優れた材質で接続部35を構成することにより、耐久性の優れた圧電素子1とすることができるため、小型化を図ることができる。
The
また、接続部35は、活性部よりもAgおよびPdの含有率が低くてもよい。AgとPdの含有率は、SEM観察にて測定箇所を確認したうえで、EPMAにて測定すればよい。例えば、活性部におけるにおけるAgが70~95質量%、Pdが5~30質量%であるとき、接続部35は、これらより低い含有率であればよい。接続部35は、AgおよびPd以外の金属成分を含んでいてもよいと言い換えることができる。
The
接続部35には、例えば、外部電極40に含まれるAuなどの成分が拡散していてもよい。さらに、接続部35に拡散した外部電極40に含まれる成分と、AgおよびPdとの合金であってもよい。これにより、外部電極40が内部電極30から剥がれにくくなる。For example, components such as Au contained in the
また、接続部35は、Agを含有していてもよい。かかる構成により、熱散逸性を高めることができる。The
また、外部電極40は、主成分としてAuおよびAgを含有するものであってもよい。このときの具体例としては、Auの含有率が70~95.5質量%であり、Agの含有率が4.5~30質量%である。外部電極40は、圧電体に接する第1領域と、外部に露出する第2領域とを有していてもよい。そして、このとき第1領域が第2領域よりもAgの含有率が高く、第2領域が第1領域よりもAuの含有率が高くてもよい。Agは、内部電極30に含まれる成分であり熱伝導特性に優れているため、長期間の素子駆動によって生じた熱を外部電極40に伝えて放散することができる。また、外部に露出している第2領域が第1領域よりもAuの含有率が高いことにより、耐食性に優れる。
The
図6は、実施形態の変形例に係る圧電素子の一例を示す平面図である。図6は、圧電素子1を外部電極40側から見た平面図である。図1に照らせば側面図である。
Figure 6 is a plan view showing an example of a piezoelectric element relating to a modified embodiment. Figure 6 is a plan view of the
図6に示すように、外部電極40は、Agを含有する第3部分43を有していてもよい。そして、第3部分43は、内部電極30の幅方向(Y軸方向)に沿う中央部分よりも外縁側の方が、内部電極30の厚み方向(Z軸方向)に広く位置してもよい。ここで、広く位置しているとは、Z軸方向の長さが長いということである。このように、外部電極40が第3部分43を有するときには、外部電極40の外縁側において熱散逸性が高く、中央部分では電気伝導性に優れる。As shown in FIG. 6, the
図7、図8は、実施形態の変形例に係る圧電素子の一例を示す断面図である。図7、図8はいずれも、図1に示す圧電素子1のA-A矢視断面における他の例である。
Figures 7 and 8 are cross-sectional views showing an example of a piezoelectric element according to a modified embodiment. Both Figures 7 and 8 are other examples of the cross section of the
図7に示すように、外部電極40は、層50(第1層)、層60(第2層)を有している。層50は、主成分としてAgを含有し、圧電体20に接する層である。層60は、主成分としてAuを含有し、外部に露出している層である。ここでいう「主成分」とは、層50および層60を構成するそれぞれ全成分のうち50%を超える成分のことである。As shown in FIG. 7, the
図8に示す圧電素子1における外部電極40は、層50および層60を有する。層50は、圧電体20に接しており、外部電極40の内面側に位置する。層50は、例えば、Auの含有率が10~40質量%、Agの含有率が60~90質量%である。
The
層60は、圧電体20から離れており、外部電極40の外面側に位置する。層60は、層50よりもAuの含有率が高い。具体的には、層60のAuの含有率は、70~95.5質量%、Agの含有率は、4.5~30質量%である。
このように外部電極40が上記構成の層50,60を有することにより、外部電極40と圧電体20とは、密着性に優れる。また、圧電素子1の外部の雰囲気が高温多湿な環境となっても長期間安定に使用することができる。さらに、圧電素子1と外部回路との導通を取るために、ワイヤボンディングやその他の様々な接続を可能となった汎用的な素子とすることができる。
Since the
また、図8に示す圧電素子1では、圧電体20に接する層50を囲い込むように層60が覆っているときには、さらに過酷な環境でも長期間安定に使用することができる。
Furthermore, in the
図7、図8に示すような積層構造を有する外部電極40は、例えば、外部電極40の1層目として、積層体10の表面に主にAgを含有する層を印刷して焼成し、層50を位置させた後、層50の表面に、主にAuを含有する層を印刷して焼成することで層60を位置させてもよい。このようにして作製された圧電素子1では、不活性領域12に位置する内部電極30のうち、外部電極40との境界部分に選択的に第2部分27を位置させることができる。7 and 8, the
なお、図7、図8では、外部電極40が層50,60を有する例について説明したが、層50,60の間に、層50,60とは異なる1または複数の層を有してもよい。
Note that, although Figures 7 and 8 illustrate an example in which the
<圧電センサ>
図9は、実施形態に係る圧電センサの一例を示す斜視図である。図10は、図9に示す圧電センサのC-C矢視断面図である。
<Piezoelectric sensor>
Fig. 9 is a perspective view showing an example of a piezoelectric sensor according to an embodiment, and Fig. 10 is a cross-sectional view taken along the line CC of the piezoelectric sensor shown in Fig. 9.
図9、図10に示すように、実施形態に係る圧電センサ100は、圧電素子1と、圧電素子1を取り囲むケース3とを備えている。ケース3は、ケース本体の内面4bから内側に突出している凸部3Aを含んでいる。凸部3Aの端面3aは、圧電素子1の端面1aに当接しているとともに、圧電素子1の端面1aの外周よりも内側に位置している。9 and 10, the
圧電センサ100に、図9および図10に示す白抜き矢印のように圧力が加わると、ケース3を介して圧電素子1に圧力がかかる。圧電センサ100は、圧電素子1に圧力が加わることで発生した電圧を外部へ出力する。この電圧の大きさから圧力の大きさが算出される。When pressure is applied to the
本実施形態の圧電センサ100においては、円筒状のケース3の内部空間に圧電素子1が収納されている。ケース3の外面4aに加えられた圧力を圧電素子1に伝えるために、ケース3の上下の壁で圧電素子1が挟まれて収納されている。ケース3の上側に位置する外面4aは外力が加えられる面であり、それと対向するケース3の内面4b(内部空間の天面)に設けられた凸部3Aの端面3aが圧電素子1の上端面(端面1a)に当接している。凸部3Aの端面3aが圧電素子1に外力を伝える面である。圧電素子1の積層方向の一方の端面1a(上端面)に凸部3Aの端面3aが当接し、他方の端面1b(下端面)は、ケース3の下側に位置する外面5aに対向する内面5b(内部空間の底面)に当接している。In the
本実施形態の圧電センサ100は、ケース3の内部空間内から外部へ延びているリード端子7を備えている。リード端子7は圧電素子1と電気的に接続されている。圧電素子1で発生した電圧はリード端子7を介して外部へ出力される。The
本実施形態の圧電センサ100は、耐久性が高い圧電素子1を用いることで、圧電センサ100は耐久性に優れる。The
図9は圧電素子1を備える圧電センサ100の一例を示す斜視図であり、図10はC-C矢視断面図である。ケース3は、例えばステンレス鋼(例えば、JIS規格のSUS304やSUS316L)などの金属材料からなる。ケース3は、内部に圧電素子1を収納する空間を有する容器である。図9に示す例では、ケース3は外観が円柱状あるいは円盤状の円筒であるがこれに限られない。円筒の場合は、外力の加わる上側の壁(天板4)が円形であるので外力が加わった際に一様に変形する。そのため、上側の壁の内側にある凸部3Aの端面3aが、圧電素子1の端面1aに対して傾くことなく当接するのでよい。
Figure 9 is a perspective view showing an example of a
また、凸部3Aの形状は、圧電素子1の積層体10の積層方向の端面1aに当接する平坦な端面3aを有していればよい。凸部3Aの形状は、例えば四角柱、六角柱、八角柱等の角柱状であってもよく、端面3aよりケース本体側の方が大きい角錐台状、あるいは図9、図10に示すような円柱状または円錐台状であってもよい。ケース3は、例えば、外寸が直径4mm~20mmで高さが2.5mm~25mmで、内部空間が直径3.4mm~19.8mmで高さが1.3mm~24.8mmに設定される。凸部3Aを除くケース3の厚みは、例えば0.1mm~1mmに設定される。凸部3Aは、例えば、端面3aの直径が1.2mm~9.8mmで、厚みが0.05mm~0.5mmに設定される。このような凸部3Aは、例えば、これらの形状に対応する金型を用いて金属を加工することで形成することができる。
The shape of the
ケース3は、図9および図10に示す例では、下側の壁である底板5と、上側の壁である天板4および側壁である筒部6を有するキャップ状の蓋部との2つの部分で構成されており、底板5の側面(外周面)と蓋部(筒部6)の内面の下端部とが例えば溶接などで接合されたものである。ケース3は、底板5の上面外縁部と蓋部の下端部とが接合されていてもよい。ケース3の構成はこれに限られるものではない。図9および図10に示す例とは逆に、ケース3は、上側の壁である板状の蓋部と、側壁である筒部6および下側の壁である底板5を有するカップ状の容器との2つの部分で構成されていてもよい。あるいは、ケース3は、上側の壁である天板4および上側の側壁である筒部を有するキャップ状の蓋部と、下側の側壁である筒部および下側の壁である底板5を有するカップ状の容器との2つの部分で構成されていてもよい。さらには、ケース3は、上側の壁である天板4と、側壁である筒部6と、下側の壁である底板5との3つの部分で構成されていてもよい。9 and 10, the
また、図9および図10に示す例では、ケース3の底板5には貫通孔5Aが2つ形成されている。この貫通孔5Aにそれぞれリード端子7が挿通され、リード端子7と貫通孔5Aの内面との間には例えばガラスや樹脂などの絶縁性の封止材8が充填されている。リード端子7は封止材8でケース3(の底板5)に固定されている。リード端子7の内部空間内の端部と圧電素子1の外部電極40とは、例えばリード線9およびはんだなどの接合材を介して電気的に接続されている。これにより、圧電素子1で発生した電圧信号を、リード端子7を介して外部へ出力することができる。リード端子7は圧電素子1の外部電極40にリード線9を介さずに接合材で直接接合してもよい。リード端子7に比較して柔軟性を有するリード線9を介して外部電極40とリード端子7とを接続すると、圧電素子1の伸縮によって外部電極40とリード線9との接続部に加わる応力を低減することができる。また、ケース3の天板4に貫通孔を設けて、リード端子7をケース3の上面から外部へ延びるように設けてもよい。ケース3の外面から突出するリード端子7の長さは、例えば1mm~10mmに設定することができる。リード端子7は、例えばエナメル被覆された銅線等の金属からなる直径0.1mm~1.0mmで長さ1.5mm~25mmの線材を用いてもよい。リード線9は、例えば銅線等の金属からなる直径0.1mm~1.0mmで長さ1.0mm~5.0mmの線材であり、リード端子7に例えばスポット溶接等によって接合される。9 and 10, two through
さらなる効果や他の態様は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本開示のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。Further advantages and other aspects can be readily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the disclosure are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Thus, various modifications may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and equivalents thereof.
1 圧電素子
10 積層体
11 活性領域
12 不活性領域
20 圧電体
30 内部電極
35 接続部
36 第1部分
37 第2部分
40 外部電極
43 第3部分
50,60 層
100 圧電センサ
REFERENCE SIGNS
Claims (11)
該積層体の側面に位置し、前記内部電極に接続される外部電極と
を備え、
前記積層体は、
極性が異なる前記内部電極で挟まれた活性領域と、
極性が同一の前記内部電極で挟まれた不活性領域と
を有し、
前記内部電極は、主成分としてAgおよびPdを含有し、
前記活性領域に位置する前記内部電極の活性部は、第1部分であり、
前記不活性領域に位置する前記内部電極の不活性部は、前記第1部分よりもPdの含有率が高い第2部分を有し、
前記第1部分は、前記第2部分よりもAuの含有率が高い、圧電素子。 a laminate in which a plurality of piezoelectric bodies and internal electrodes are laminated;
an external electrode located on a side surface of the laminate and connected to the internal electrode;
The laminate comprises:
an active region sandwiched between the internal electrodes having different polarities;
and an inactive region sandwiched between the internal electrodes having the same polarity;
The internal electrodes contain Ag and Pd as main components,
an active portion of the internal electrode located in the active region is a first portion;
an inactive portion of the internal electrode located in the inactive region has a second portion having a higher Pd content than the first portion;
The first portion has a higher Au content than the second portion.
請求項1に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 1 , wherein the internal electrode located at the boundary between the active portion and the inactive portion has a higher Ag content than the inactive portion.
請求項1または2に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 1 , wherein the external electrode is located within the second portion in a side view.
前記不活性部と前記外部電極との間に位置する接続部を有し、
前記接続部は、AuおよびPdの合金を含有する
請求項1~3のいずれか1つに記載の圧電素子。 The external electrodes contain Au as a main component,
a connection portion located between the inactive portion and the external electrode,
4. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the connecting portion contains an alloy of Au and Pd.
請求項4に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 4 , wherein the connection portion has a lower content of Ag and Pd than the active portion.
請求項1~5のいずれか1つに記載の圧電素子。 6. The piezoelectric element according to claim 1, further comprising a portion containing Ag, the portion being located between the inactive portion and the external electrode.
請求項1~6のいずれか1つに記載の圧電素子。 The piezoelectric element of any one of claims 1 to 6, wherein the external electrode is positioned overlapping the internal electrode in a planar view, has a third portion containing Ag, and the width of the third portion along the thickness direction of the internal electrode is larger on the outer edge side than in a central portion along the width direction of the internal electrode.
前記外部電極は、前記積層体との界面にPbを含有する
請求項1~7のいずれか1つに記載の圧電素子。 The laminate contains Pd,
8. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the external electrodes contain Pb at interfaces with the laminate.
前記積層体に接する第1領域と、外部に露出する第2領域とを有し、
前記第1領域は、前記第2領域よりもAgの含有率が高く、
前記第2領域は、前記第1領域よりもAuの含有率が高い
請求項1~8のいずれか1つに記載の圧電素子。 The external electrodes contain Au and Ag as main components,
A first region contacting the laminate and a second region exposed to the outside,
The first region has a higher Ag content than the second region,
9. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the second region has a higher content of Au than the first region.
前記第1層は、主成分としてAgを含有し、
前記第2層は、主成分としてAuを含有する
請求項1~8のいずれか1つに記載の圧電素子。 the external electrode has a first layer in contact with the laminate and a second layer exposed to the outside,
The first layer contains Ag as a main component,
9. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the second layer contains Au as a main component.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021062049 | 2021-03-31 | ||
| JP2021062049 | 2021-03-31 | ||
| JP2021123458 | 2021-07-28 | ||
| JP2021123458 | 2021-07-28 | ||
| PCT/JP2022/016098 WO2022210916A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-03-30 | Piezoelectric element and piezoelectric sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2022210916A1 JPWO2022210916A1 (en) | 2022-10-06 |
| JP7600371B2 true JP7600371B2 (en) | 2024-12-16 |
Family
ID=83459576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023511496A Active JP7600371B2 (en) | 2021-03-31 | 2022-03-30 | Piezoelectric elements and piezoelectric sensors |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7600371B2 (en) |
| WO (1) | WO2022210916A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008010529A (en) | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Kyocera Corp | Multilayer piezoelectric element |
| JP2017010998A (en) | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 株式会社村田製作所 | Method of manufacturing laminated ceramic electronic component |
| JP2017183541A (en) | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 日本碍子株式会社 | Piezoelectric element |
| JP2020123664A (en) | 2019-01-30 | 2020-08-13 | Tdk株式会社 | Multilayer piezoelectric element |
-
2022
- 2022-03-30 JP JP2023511496A patent/JP7600371B2/en active Active
- 2022-03-30 WO PCT/JP2022/016098 patent/WO2022210916A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008010529A (en) | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Kyocera Corp | Multilayer piezoelectric element |
| JP2017010998A (en) | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 株式会社村田製作所 | Method of manufacturing laminated ceramic electronic component |
| JP2017183541A (en) | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 日本碍子株式会社 | Piezoelectric element |
| JP2020123664A (en) | 2019-01-30 | 2020-08-13 | Tdk株式会社 | Multilayer piezoelectric element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022210916A1 (en) | 2022-10-06 |
| JPWO2022210916A1 (en) | 2022-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001519094A (en) | Piezoelectric actuator having novel contact forming means and manufacturing method | |
| JPH08242025A (en) | Piezoelectric actuator | |
| JP2692396B2 (en) | Piezoelectric actuator and manufacturing method thereof | |
| JP6557367B2 (en) | Pressure sensor | |
| JP3780399B2 (en) | Ceramic electronic components | |
| WO2019087922A1 (en) | Vibration device | |
| CN106025058A (en) | Ultrasonic sensor and manufacturing method for same | |
| WO2020153289A1 (en) | Piezoelectric element | |
| JP7600371B2 (en) | Piezoelectric elements and piezoelectric sensors | |
| CN112005326B (en) | Multilayer structure element with external contact | |
| JPWO2009125553A1 (en) | Multilayer piezoelectric actuator | |
| JP7394870B2 (en) | piezoelectric actuator | |
| JP2004534492A (en) | Piezo actuator | |
| JPH05218519A (en) | Electrostrictive effect element | |
| US10897004B2 (en) | Piezoelectric drive device | |
| JP3850163B2 (en) | Multilayer piezoelectric actuator and manufacturing method thereof | |
| JP6284120B2 (en) | Piezoelectric actuator | |
| WO2022080130A1 (en) | Sensor module, and method for manufacturing same | |
| JP2019102525A (en) | Vibration device | |
| JP6591917B2 (en) | Multilayer pressure sensor | |
| JP2000252534A (en) | Multilayer piezoelectric actuator | |
| WO2010122883A1 (en) | Package for pressure sensor, and pressure sensor using the package | |
| JP7172401B2 (en) | Piezoelectric actuators and piezoelectric drives | |
| JP2019114756A (en) | Package for storing electronic component, electronic device, and electronic module | |
| JPH065215U (en) | Chip piezoelectric vibrator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230927 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241105 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241204 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7600371 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |